NO ME LLAMES CARBOHIDRATO… …LLÁMAME GLÚCIDO El comportamiento culinario del almidón

¿Quiénes somos? • Profesores de Ciencias de educación secundaria • Preocupados por motivar a los alumnos de Ciencias

El seminario “Ciencia con buen gusto” • Estudio de la Ciencia de la cocina desde el punto de vista didáctico • Comprender los alimentos • Aproximar la Ciencia a la Vida Cotidiana y en concreto a la Ciencia de la cocina • Motivar al alumnado • Formación básica para adolescentes. • Muy Interdisciplinar: Física, Química y Biología. – Contenidos adaptables a distintos niveles – Prácticas realizables en un laboratorio escolar

• Interés por la gastronomía

Metodología • Interrogantes sobre un tema relacionado con la Ciencia de la cocina • Documentación sobre el tema y elaboración de un informe teórico. • Elección de recetas de cocina – Sencillas (importa la ciencia no la cocina) – Adecuadas para ilustrar el tema

Resultados • • • •

Trabajo en equipo Respeto al compañero Limpieza de material Capacidad de comunicación divulgativa.

Nuestros proyectos (2004-2008)

Hoy presentamos…

• A toda pasta • Di patata • Aquí hay arroz

¿Por qué el almidón? • Principal alimento de la humanidad. • Interesante estructura • Comportamiento culinario muy variado

Composición química • • • • • •

Glúcido (C (H2O)) n, no carbohidrato Polímero de α-glucosa Producto de reserva energética en muchos vegetales Digerible en el aparato digestivo humano Principal fuente de alimento de la humanidad Los expertos aconsejan que forme el 60% de la energía ingerida

Estructura química • Formado por: – AMILOSA (15%-25%)

– AMILOPECTINA (85%-75%)

“From sucrose to starch granule to starch physical behaviour: a focus on rice starch” G.E. Vandeputte, J.A. Delcour. Carbohydrate Polymers 58 (2004) 245–266

Disposición en la célula

• El almidón está organizado en granos. • Los granos están en el interior de células

El gránulo de almidón • Estructura semicristalina • Gránulo organizado sobre el hilum • Anillos alternantes – –

Semicristalino amorfo

Gránulos de patata con luz polarizada. Tomado de: International Starch Institute Science Park Aarhus, Denmark

Estructura de los anillos

• Anillos semicristalinos. – divididos en laminas con un espesor de unos 9 nanómetros

• Anillos amorfos – contienen principalmente amilosa y algo de amilopectina pero no organizada regularmente.

Tipología de los gránulos Pueden ser prácticamente esféricos, esferoides, lenticulares e incluso poliédricos, con caras planas. Respecto al tamaño, oscila entre 2 y 1000 micrómetros (milésimas de milímetro)

Gránulos de almidón en el arroz Son granos pequeños y poliédricos que se unen para formar agregados mayores

Microfotografías de: “Foods under microscopy” Dr. Miloš Kaláb

Gránulos de almidón en la patata Granos ovales y grandes. De 15 a 100 micrómetros.

Gránulos de almidón en el trigo Dos tipos de granos con una distribución bimodal clara: Unos grandes, de 10 a 35 micrómetros y lenticulares. Otros pequeños de 1 a 8 micrómetros y muy esféricos.

Gránulos de almidón en el maíz Granos poligonales o esféricos con un tamaño entre 10 y 15 micrómetros.

Comportamiento culinario • La gelatinización: desorganización de la estructura del grano al calentar en medio acuoso • La gelificación: reasociación de moléculas mediante puentes de hidrógeno formando una red • Retrogradación: organizacíon regular de moléculas de amilosa en un gel de amilopectina en reposo.

Factores que determinan el comportamiento culinario • Tamaño del grano • Proporción de amilosa y amilopectina • Estructura molecular de la amilosa y la amilopectina • Presencia de fosforo

Tamaño del grano • En realidad no tiene demasiada importancia • Está relacionado con el grado de empaquetamiento de moléculas • En el trigo, bimodal, hay poca diferencia entre granos grandes y pequeños

Proporción de amilosa y amilopectina

• Aspecto fundamental

• Altos en amilosa: resistentes a la cocción • Bajos en amilosa: se deshacen antes

Estructura molecular de la amilosa y la amilopectina

• Moléculas de amilosa más largas producen geles de amilopectina más pastosos y quebradizos por mayor retrogradación • El maíz, de moléculas cortas, forma geles bien estructurados • El gel libre de patata, con moléculas mucho mayores, queda gomoso Food product design, Abril 1996

Presencia de fósforo • Los fosfolípidos presentes se asocian con la amilosa y bloquean su unión con el agua y hacen la mezcla de almidón más opaca. (cereales)

• Si el fósforo forma ésteres fosfóricos, los aniones aumentan la asociación con agua y hacen la mezcla más fluida y clara. (patata)

El trigo • 69% de glúcidos • El trigo ha representado un papel muy importante en la alimentación mediterránea • Simbolismo religioso del pan • Contiene un 13% de proteínas, responsables de la formación de gluten ( comunica elasticidad a la masa y la permite expandirse)

Historia de la pasta • • • •

El trigo se cultiva hace 12.000 años Al tostar y moler el grano se obtenía harina Origen controvertido La pasta en España

Composición del grano de trigo • Núcleo (llamado endospermo). • Almidón en la parte central • Proteínas en la periferia

• Germen: proteínas, grasa insaturadas y vitaminas B y E • Dos capas externas: • Próxima al núcleo: salvado (fibra) • Externa: función protectora

La Harina • Se obtiene mediante la molienda de los granos de trigo. • En la actualidad la turbo-molienda permite mezcla de distintos tipos de trigo (harina con diferente contenido en proteína) • Según su contenido en proteínas • Harinas de fuerza (alto contenido): masas elásticas y resistentes • Harinas blandas o de todo uso (bajo contenido): masa más

Gránulo de almidón en la harina • Amilosa y amilopectina • • • •

El agua caliente penetra en el interior del gránulo Gelatiniza el almidón. Aumento de volumen de la pasta. Cambio de textura

• Proteínas • Solubles en agua (globulinas y albúminas) • Insolubles en agua (gliadina y glutenina)

El gluten

• Se forma a partir de gliadina y glutenina • Cuando están hidratadas y mediante amasamiento interaccionan entre ellas y dan lugar a una red elástica denominada gluten • La intolerancia al gluten se denomina enfermedad celiaca o celiaquía

¡¡¡A toda pasta!!! Preguntas planteadas a los alumnos • ¿Qué tipo de harina es más adecuada para elaborar pasta? • ¿Por qué se debe amasar la mezcla? • ¿Qué papel juega el gluten en la elaboración de la pasta y en sus propiedades? • Por qué la pasta se debe cocer en agua abundante y sin romper el hervor?

¡¡¡A toda pasta!!! Ingredientes y materiales

Haciendo la mezcla • Cuando los gránulos de almidón se mojan con el agua del huevo, las proteínas de la harina se comienzan a hidratar y la masa se vuelve pegajosa.

Amasado de la pasta

• Con la energía comunicada por el amasamiento la Gliadina y Glutenina se comienzan a desnaturalizar (Las proteínas se encuentran originalmente plegadas sobre si mismas y al romperse algunos enlaces de estas estructuras se estiran) y se unen entre ellas, dando lugar a una red muy resistente y elástica llamada gluten. Cuanto mayor es el número de proteínas y mayor es el amasamiento, más firme y elástica resulta la masa

Reposando la masa • El objetivo de dejar descansar la masa es evitar que la pasta se contraiga una vez que ha sido cortada. Puede ser que algunas cadenas de proteínas se hayan “estirado” pero que no hayan establecidos nuevos enlaces, de manera que se vuelven a enrollar. Esto provoca el acortamiento de la masa.

Estirado de la masa

• Una vez que ha reposado la masa, se vuelve a estirar con la ayuda de un rodillo, hasta obtener el grosor y longitud deseados. La superficie sobre la que se alisa, se debe encontrar enharinada para que la masa no se pegue.

Cortado • Una vez que se dispone de las láminas de masa, se puede elegir entre cortarlas manualmente o utilizar la ayuda de la máquina, para la obtención de las numerosas modalidades de pasta. Se deja secar unos minutos.

Preparando la cocción

• Para cocer la pasta, se recomienda disponer de un recipiente de buena capacidad (Cuanto menos contacto exista entre las distintas unidades de pasta, menos se pegarán entre sí), en donde se pone a hervir 1 l. de agua, por cada 100 g. de producto. • Se añade la sal. Este producto se tiene que añadir al inicio de la cocción, porque la pasta no permite la entrada de ninguna sustancia después de coaguladas las proteínas.

Cociendo pasta • Es muy importante que la temperatura del agua no disminuya, para que se produzca la coagulación de las proteínas del gluten y del huevo, atrapando al gránulo de almidón intacto. Esto evitará que la amilosa escape de la estructura y pase al agua de cocción, lo que dejaría sola a la amilopectina, haciendo que se pegue durante la cocción.

La pasta aumenta de volumen

• Aproximadamente a los 60ºC, las estructuras de las moléculas de almidón se desorganizan y se produce la apertura cristalina. Entonces, el agua caliente penetra en el gránulo de almidón y lo hincha, aumentando su tamaño e incrementando su viscosidad. Esta es la causa del aumento de volumen de la pasta.

La pasta se ablanda • Durante la cocción, la amilosa, una de las moléculas que forman el almidón y que es soluble en agua, forma una solución coloidal o sol, en la que se encuentran entrelazadas el resto de las moléculas, lo que provoca la gelatinización del gránulo y el cambio de textura. La • pasta Si la pasta se enfría por debajo de los 38 o 40 ºC, las se ablanda. moléculas de amilosa comienzan a formar enlaces de hidrógeno entre sí, construyéndose una red que ligará las moléculas de agua del medio y que dará como resultado una textura semisólida y reseca. Se ha obtenido un gel de almidón.

La salsa añade sabor • Salsa de tomate

• Queso rayado • Salsa “al pesto”

Historia de la patata • • • • •

Origen americano Ya conocida en el Siglo de Oro Mala fama (raíz del diablo) Al principio fue un alimento para el ganado En el siglo XVIII se implantó su consumo en Europa

¿Cómo es una patata?

Di patata Preguntas planteadas a los alumnos • ¿Qué cambios experimenta el gránulo de almidón? • ¿Cómo se transmite el calor al interior de la patata? • ¿A qué temperatura gelatiniza el almidón de la patata? • ¿Se pueden cocer patatas con microondas? • ¿Por qué las patatas verdean?

Transformamos el laboratorio en una cocina

¿Qué pasa si cocemos una patata? Protocolo de laboratorio 1.- Calentar agua en una cacerola

2.- Cuando alcanza los 70ºC introducir las patatas sin pelar 3.- A intervalos regulares de tiempo sacar las patatas una a una, cortarlas por la mitad 4.- medir el anillo exterior 5.- Medir la temperatura en el anillo exterior y en el centro de la patata

Midiendo patatas T (min) 2 3 4 5 6 7 8 9 10

X(mm)

Tª exterior

Tª en el centro

Aumento del anillo de gelatinización

• El calor se transmite hacia el centro. • El almidón gelatiniza

Papel del agua en la cocción • Transmisión de calor por el agua (convección)

¿Cocer patatas con microondas?

Una patata cocida en microondas

¿Por qué la patata ha cambiado de aspecto • A partir de determinada temperatura la amilosa presente en el grano comienza a disolverse porque la energía calorífica rompe los enlaces de puentes de hidrógeno. • En primer lugar el grano se hincha cuando el agua caliente penetra en su interior.

Gelatinización • Cuando se han movilizado suficiente número de moléculas de amilosa el grano se deshace.

Microfotografías de gránulos de maíz tomadas de: Food, a resource http://food.oregonstate.edu/learn/starch.html

Cambios en la estructura de la patata • Vista al microscopio óptico

Las patatas “meneás”

Elaboración del plato

¿Patatas harinosas o mantecosas?

¿De que depende el comportamiento culinario de la patata? Contenido de almidón: Patatas mantecosas: Con menor contenido en almidón más ricas en amilosa. Patatas harinosas: Con alto contenido en almidón menos ricas en amilosa.

Aplastando patatas

¿Cómo quedan mejor?

¿Por qué?

Al romperse las membranas liberan el almidón

Curiosidades patateras • En presencia de luz “verdean” • Producción de solanina

Aquí hay arroz, mucho arroz • Más de 100.000 variedades cultivadas Índica

• Aplicaciones en la cocina • Como acompañamiento • Arroces secos, melosos y caldosos. • Arroz con leche

Japónica

Preguntas planteadas a los alumnos • ¿Cuánto tiempo se debe hervir el arroz • ¿Por qué se pasa? • ¿Qué cantidad de agua hay que añadir? • ¿Cuál es el diámetro adecuado de una paella? • ¿Todos los arroces absorben igual el sabor?

Importancia de la composición

Variedades de arroz: Senia y Bahia

• Grupo japónica y con un contenido de amilosa bajo que ronda el 18-19%. • Es el auténtico arroz valenciano, sobre todo el senia

Variedades de arroz: Bomba

• Arroz de grano perlado o redondeado tipo japónica pero con un contenido en amilosa alto. (sobre el 23-24%)

Variedades de arroz: Puntal y Thaibonnet:

• Ambos son tipo índica, de grano largo: El puntal tiene un contenido de amilosa de 23-24% similar al bomba; el thaibonnet llega hasta el 28%

Variedades importadas

Arborio:

Carnaroli:

Basmati:

El arroz vaporizado o perboiled

• Ha recibido un tratamiento consistente en remojarlo con su cáscara a un y someterlo posteriormente a vapor a alta presión.

Experimentos con arroz

Comprobando el punto de cocción • Se toman unos diez granos • Se aplastan entre dos portaobjetos • Se puede apreciar la parte gelatinizada Método adaptado de: • Quedan granos sin cocer en el Dacosta, E. “Arroces contemporáneos” centro

Arroz pasado o “empastrado”

• Al desorganizarse los gránulos liberan amilopectina • El conjunto se vuelve pegajoso

El diámetro de una paella • Debe quedar sin agua en el momento en el que está a punto • Como mucho, medio centímetro de alto Considerando la capa de arroz como un cilindro de ½ centímetro de altura :

Volumen = π.0,5.r2 Una ración unos 100 gr/110 cc RACIONES

PESO/VOLUMEN DE ARROZ

DIÁMETRO

2

200 gr./220 cc.

23,6 cm.

4

400 gr./440 cc.

37,4 cm.

6

600 gr./660 cc.

41,0 cm.

8

800 gr./880 cc.

45,1 cm.

10

1000 gr./1100 cc.

52,9 cm.

12

1200 gr./1320 cc.

57,9 cm.

Absorción del sabor

• Los arroces bajos en amilosa absorben mejor el caldo

La receta

• Cocinado con:
Bomba
Puntal
Senia.

Análisis organoléptico 100% a favor del senia

El equipo

VIII Feria “Madrid es Ciencia” 12 al 15 de abril de 2007

Nuestra web “Ciencia con buen gusto” http://www.telefonica.net/web2/cienciaconbuengusto/ ¿QUÉ ES EL SEMINARIO? METODOLOGÍA PEDAGÓGICA PROYECTOS •Participación en la feria "Madrid es Ciencia“ •Trabajo en el centro •Cursillos impartidos BASES TEÓRICAS PROTOCOLOS DE PRÁCTICAS BIBLIOGRAFÍA ARTÍCULOS PUBLICADOS ENLACES LIBRO DE VISITAS

Gracias por vuestra atención Nuestro libro